Bilanciamento dinamico: Compensando la forza centrifuga generata dalla rotazione eccentrica del cono mobile e della boccola eccentrica, si riducono le vibrazioni e il rumore durante il funzionamento. Ciò riduce al minimo le sollecitazioni sul telaio, sui cuscinetti e sugli altri componenti strutturali.
Miglioramento della stabilità: Garantisce una rotazione fluida del gruppo eccentrico ad alte velocità (500–1500 giri/min), prevenendo carichi irregolari che potrebbero causare un'usura prematura o il guasto dell'albero principale e del cuscinetto reggispinta.
Ottimizzazione energetica: Riduzione del consumo energetico associato allo smorzamento delle vibrazioni, migliorando l'efficienza energetica complessiva del frantoio.
Distribuzione del carico: Bilanciamento delle forze laterali esercitate sul telaio del frantoio durante il ciclo di frantumazione, prevenendo flessioni eccessive e mantenendo una precisione costante della fessura di frantumazione.
Peso corporeo: Una struttura robusta realizzata in ghisa ad alta densità (HT350), ghisa duttile (QT600-3) o acciaio riempito di cemento (per grandi frantoi). La densità del materiale varia da 7,0 a 7,8 g/cm³ per fornire una massa sufficiente (da 50 a 500 kg, a seconda delle dimensioni del frantoio).
Segmenti anulari: Per i frantoi di grandi dimensioni, il contrappeso è spesso suddiviso in 2-6 segmenti (ad esempio, 4 parti uguali) per facilitarne l'installazione. Ogni segmento ha una larghezza radiale di 100-300 mm e uno spessore di 50-150 mm.
Caratteristiche di montaggio:
Fori per bulloni: Fori circonferenzialmente distanziati (8–24) per il fissaggio del peso alla boccola eccentrica, con classe di filettatura 8.8 o superiore per resistere alle forze centrifughe.
Perni di posizionamento: Sporgenze cilindriche sulla superficie di montaggio che si inseriscono nei fori corrispondenti della boccola eccentrica, garantendo un posizionamento angolare preciso.
Schede di bilanciamento: Piccole piastre regolabili o fori filettati sulla circonferenza esterna per una regolazione precisa della distribuzione del peso. Consentono di aggiungere/rimuovere piccoli pesi (100–500 g) per ottenere un equilibrio ottimale.
Nervature di rinforzo: Nervature radiali interne o esterne che aumentano la rigidità strutturale, prevenendo la deformazione sotto sforzo centrifugo. Lo spessore delle nervature varia da 10 a 30 mm, a seconda delle dimensioni del segmento.
Superficie esterna liscia: Una circonferenza esterna lavorata con bassa rugosità (Ra3,2–6,3 μm) per ridurre la resistenza dell'aria e minimizzare la resistenza dinamica durante la rotazione.
Strato di protezione dalla corrosione: Rivestimento verniciato o zincato (spessore 50–100 μm) per resistere alla ruggine in ambienti polverosi o umidi.
Selezione dei materiali:
Ghisa ad alta densità (HT350): Preferito per la sua elevata densità (7,2–7,3 g/cm³), resistenza alla compressione (≥350 MPa) e rapporto costo-efficacia. Composizione chimica: C 3,2–3,6%, Si 1,8–2,4%, Mn 0,6–1,0%, con basso contenuto di zolfo/fosforo (≤0,035% ciascuno).
Ghisa duttile (QT600-3): Utilizzato per applicazioni ad alto stress, offre una migliore resistenza all'impatto (allungamento ≥3%) e resistenza alla trazione (≥600 MPa).
Creazione di modelli:
Per ogni segmento viene creato un modello a grandezza naturale (in schiuma, legno o resina), inclusi fori per bulloni, perni di posizionamento e nervature. Vengono aggiunti margini di ritiro (1,2-1,8%) per tenere conto della contrazione dovuta al raffreddamento.
Stampaggio:
Vengono preparati stampi in sabbia legati con resina, con anime utilizzate per formare i fori per i bulloni e le caratteristiche interne. La cavità dello stampo viene rivestita con un lavaggio refrattario per migliorare la finitura superficiale e prevenire l'inclusione di sabbia.
Fusione e colata:
La ghisa viene fusa in un forno a cubilotto o a induzione a 1380–1420 °C, con un equivalente di carbonio controllato al 4,2–4,6% per una buona fluidità.
La colata viene eseguita a 1350–1380 °C, con una portata controllata per garantire il riempimento completo dello stampo, riducendo al minimo la porosità nelle aree soggette a forte stress come i fori dei bulloni.
Trattamento termico:
Ricottura: I getti vengono riscaldati a 550–600 °C per 2–4 ore, quindi raffreddati lentamente per alleviare le tensioni interne, riducendo il rischio di crepe durante la lavorazione o il funzionamento.
Normalizzazione (facoltativa): Per la ghisa duttile, il riscaldamento a 850–900 °C seguito dal raffreddamento ad aria affina la microstruttura e migliora le proprietà meccaniche.
Lavorazione grezza:
I segmenti fusi vengono montati su un tornio o una fresatrice CNC per rifilare il materiale in eccesso, concentrandosi sulla superficie di montaggio e sulla circonferenza esterna. La tolleranza dimensionale è controllata a ±1 mm.
Lavorazione di precisione delle caratteristiche di montaggio:
Fori per bulloni: Forato e filettato utilizzando un centro di lavorazione CNC, con tolleranza di filettatura 6H e precisione di posizionamento (±0,2 mm) per garantire l'allineamento con la boccola eccentrica.
Perni di posizionamento: Lavorato con tolleranza di diametro h6, con perpendicolarità (≤0,05 mm/100 mm) rispetto alla superficie di montaggio.
Superficie di montaggio: Rettificato fino alla planarità (≤0,1 mm/m) e rugosità Ra3,2 μm per garantire un contatto uniforme con la boccola eccentrica, evitando la concentrazione del carico.
Preparazione delle schede di bilanciamento:
Le linguette sono lavorate o saldate alla circonferenza esterna, con fori filettati per il fissaggio dei pesi di bilanciamento. Queste caratteristiche sono posizionate in modo da consentire una regolazione con incrementi di 15-30°.
Trattamento superficiale:
La superficie esterna viene sabbiata per rimuovere le incrostazioni, quindi verniciata con primer epossidico (60–80 μm) e finitura (40–60 μm) per la resistenza alla corrosione.
I fori filettati sono rivestiti con un composto antigrippaggio per evitare grippaggi durante l'installazione.
Prove sui materiali:
L'analisi della composizione chimica (spettrometria) verifica la conformità agli standard HT350 o QT600-3.
Il test di densità (tramite spostamento d'acqua) garantisce che la densità del materiale soddisfi le specifiche (≥7,0 g/cm³).
Controlli di precisione dimensionale:
Una macchina di misura a coordinate (CMM) ispeziona le dimensioni critiche: peso del segmento (tolleranza ±0,5%), posizioni dei fori dei bulloni e planarità della superficie di montaggio.
Uno scanner laser verifica il profilo della circonferenza esterna, garantendo l'efficienza aerodinamica.
Test di integrità strutturale:
I test a ultrasuoni (UT) rilevano difetti interni (ad esempio pori di restringimento) nei fori dei bulloni, rifiutando difetti >φ3 mm.
Il test delle particelle magnetiche (MPT) verifica la presenza di crepe superficiali in aree soggette a forte stress, come nervature e bordi di montaggio.
Test di bilanciamento dinamico:
I segmenti assemblati vengono montati su una macchina equilibratrice e fatti ruotare alla velocità di esercizio (500–1500 giri/min). Lo squilibrio viene misurato e corretto mediante apposite piastre di equilibratura, con uno squilibrio residuo limitato a ≤5 g·mm/kg.
Test di carico:
Un test di carico statico applica il 150% della forza centrifuga nominale ai bulloni di montaggio, senza alcuna deformazione o rottura della filettatura.
